Создан заказ №3929735
30 апреля 2019
Смесь газов с начальными параметрами P1 и T1 расширяется до конечного объема V2 = α·V1
Как заказчик описал требования к работе:
Выполнить контрольную по теплоэнергетике и теплотехнике за 2 дня в двух вариантах. Пишите сразу сколько будет стоить контрольная.
Фрагмент выполненной работы:
Смесь газов с начальными параметрами P1 и T1 расширяется до конечного объема V2 = α·V1. Расширение может осуществляться по изотерме, адиабате и политропе с показателем "n". Определить газовую постоянную смеси, ее массу или начальный объем, конечные параметры, работу расширения, теплоту процесса, изменение внутренней энергии и энтропии. Дать сводную таблицу результатов и проанализировать ее. Показать процессы в pυ и Ts диаграммах.
Исходные данные:
Вариант m1, кг Газ 1 m2, кг Газ 2 n α р1, МПа Т1, К
04 5 Н2О 5 CO 1,2 12 8 1600
Решение:
1. (работа была выполнена специалистами Автор 24) Определим физические параметры заданной смеси газов.
Найдем долю каждого газа в смеси.
Масса смеси:
M=m1+m2
M = 5,0 + 5,0 = 10,0 кг
Массовая доля каждого газа определяется по формуле:
gi=miM
g1 = 5,0 = 0,5
10,0
g2 = 5,0 = 0,5
10,0
Принимаем во внимание температурную зависимость теплоемкости от температуры. Для заданных газов эта зависимость задается соотношениями, приведенными в Таблице 4.1. Приложения 1:
Для первого газа (кДж/(кг·К):
Сv1 = 1,372 + 0,0003111 ·t, Сp1 = 1,863 + 0,0003111 ·t,
Для второго газа (кДж/(кг·К):
Сv2 = 0,7331 + 0,00009681 ·t, Сp2 = 1,035 + 0,00009681 ·t,
Определяем теплоемкости компонентов смеси в первоначальном состоянии. В формулу подставляем значение температуры в градусах цельсия.
t1 = 1600 − 273 = 1327 ℃
Сv1 = 1,372 + 0,0003111 · 1327 = 1,785 кДж/(кг·К)
Сp1 = 1,863 + 0,0003111 · 1327 = 2,276 кДж/(кг·К)
Сv2 = 0,7331 + 0,00009681 · 1327 = 0,862 кДж/(кг·К)
Сp2 = 1,035 + 0,00009681 · 1327 = 1,163 кДж/(кг·К)
Изохорная теплоемкость смеси:
Сv = Σgi·Сvi (1)
Сv = 0,5 · 1785 + 0,5 · 862 = 1323 Дж/(кг∙К)
Изобарная теплоемкость смеси:
Ср = Σgi·Срi (2)
Ср = 0,5 · 2276 + 0,5 · 1163 = 1720 Дж/(кг∙К)
Газовая постоянная смеси:
R = Сp − Сυ
R = 1720 − 1323 = 396 Дж/( кг·К)
Показатель адиабаты:
k= CpCv
k = 1720 = 1,3
1323
На основании полученных величин можно производить расчеты энергетических характеристик процессов расширения газовой смеси.
2. Рассчитываем термодинамические параметры процесса расширения. Считаем, что теплоемкость газа остается неизменной во всех точках термодинамического процесса. Рассчитываем термодинамические параметры воздуха в точках цикла, обозначенных на диаграммах pυ и Ts.
Внутреннюю энергию газа вычисляем по формуле:
ui=Cv∙Тi (3)
где Cv-теплоемкость при постоянном объеме, Дж/(кг·К);
Ti-абсолютная температура газа в точке i, К.
Энтальпию газа вычисляем по формуле:
hi=Cp∙Тi (4)
где Cv-теплоемкость при постоянном объеме, Дж/(кг·К);
Ti-абсолютная температура газа в точке i, К.
Энтропию газа вычисляем по формуле:
Si=Cp∙lnТiТ0-R∙lnpip0 (5)
где Cp-теплоемкость при постоянном давлении, Дж/(кг·К);
Т0 = 273 K – абсолютная температура, при которой энтропия равна нулю;
р0 = 0,1 МПа – давление газа, при котором энтропия равна нулю;
R − газовая постоянная, Дж/(кг·К);
Ti-абсолютная температура газа в точке i, К;
pi-давление газа в точке i, Па.
2.1. Начальное состояние газа.
Давление (по условию):
p1 = 8,0 MПа
Температура по (по условию):
Т1 = 1600 K
Удельный объем:
v1=RT1рi
υ1 = 1600 · 396 = 0,079 м3/кг
8,0 ·106
Внутренняя энергия по (3):
u1 = 1323 ∙ 1600 = 2117 кДж/кг
Энтальпия по (4):
h1 = 1719 ∙ 1600 = 2750 кДж/кг
Энтропия по (5).
s1 = 1719 ·ℓn 1600 – 396 ·ℓn 8,0 = 1304 Дж/(кг·К)
273
0,1
2.2. Процесс изотермического расширения.
Конечный объем (по условию процесса)::
v2=αv1
υ2 = 0,079 · 12 = 0,95 м3/кг
Температура (по условию процесса):
Т2 = Т1 = 1600 K
Давление по уравнению состояния идеального газа:
p2=RТ2v2
р2 = 396 · 1600 = 0,667 МПа
0,95
Внутренняя энергия и энтальпия в изотермическом процессе остаются неизменными.
Внутренняя энергия в изотермическом процессе не меняется:
u2 = u1 = 2117 кДж/кг
Энтальпия в изотермическом процессе не меняется:
h2 = h1 = 2750 кДж/кг
Энтропия по (3).
s2 = 1719 ·ℓn 1600 – 396 ·ℓn 0,667 = 2288,4 Дж/(кг·К)
273
0,1
Термодинамическая работа процесса и количество теплоты:
l12=q12=RT1∙lnp1p2 (4)
ℓ1-2 = 396 · 1600 ·ln 8,0 = 1574,4 кДж/кг
0,67
Изменение внутренней энергии: ∆u1-2 = 0
Изменение энтальпии: ∆h1-2 = 0
Изменение энтропии:
∆s1-2 = s2 – s1 = 2288,4 – 1304,4 = 984,0 Дж/кг
2.3. Процесс адиабатного расширения.
Давление:
p3=p1αk (5)
p3 = 8,0 = 0,32 МПа
12 1,3
Температура:
T3=T1αk-1 (6)
T3 = 1600 = 760 K
12 0,3
Определим среднюю теплоемкость в интервале температур Т1 – Т3. Для этого пользуясь формулами из п.1...Посмотреть предложения по расчету стоимости
Заказчик
заплатил
заплатил
200 ₽
Заказчик не использовал рассрочку
Гарантия сервиса
Автор24
Автор24
20 дней
Заказчик принял работу без использования гарантии
1 мая 2019
Заказ завершен, заказчик получил финальный файл с работой
5
Смесь газов с начальными параметрами P1 и T1 расширяется до конечного объема V2 = α·V1.docx
2019-05-04 20:00
Последний отзыв студента о бирже Автор24
Общая оценка
4.6
Положительно
Работа выполнена вовремя в лучшем виде. Принята сразу. Спасибо большое. Отличный автор.
Хочешь такую же работу?
300 ₽
